Статьи журнала - Сельскохозяйственная биология
Все статьи: 1659
Многолинейные сорта перца сладкого и особенности их семеноводства
Статья научная
Рассматриваются особенности одно- и многолинейных сортов перца сладкого. Описаны хозяйственно ценные признаки многолинейных сортов перца сладкого селекции ВНИИССОК. Представлены результаты экологических испытаний этих сортов. Обсуждается возможность репродукции семян тепличных сортов перца сладкого не только в защищенном, но и в открытом грунте.
Бесплатно
Статья научная
Уменьшение скорости роста в ответ на действие многих неблагоприятных факторов среды, в частности УФ-В радиацию, представляет собой защитный механизм, с помощью которого растения минимизируют отрицательное действие возникших повреждений, что может быть связано с сокращением числа клеточных делений. При адаптации к действию УФ-В радиации указанный механизм, по-видимому, реализуется у злаковых растений, обладающих интеркалярным ростом листа, меристематическая зона которого защищена влагалищем. Мы сравнивали динамику роста 1-го листа у ячменя (Hordeum vulgare L.) сортов Фукумуги, Белогорский и пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Ленинградка при выращивании в светоустановках, а также в полевых условиях с моделированием повышенных значений УФ-В радиации (l = 280-320 нм), проведя экспериментальную оценку параметров для различных вариантов моделей роста при стрессе на ранних этапах онтогенеза. Это позволило обосновать методику математического моделирования линейного роста растений в суточном масштабе времени в условиях окислительного стресса, вызванного действием УФ-В радиации. Точность оценки торможения линейного роста при применении разработанных моделей составила ±5-6 мм. При этом наилучшие результаты дают динамические варианты моделей, точность которых на 20-25 % выше, чем у статической модели. С помощью предлагаемых моделей может быть описано торможение линейного и/или массово-объемного роста в зависимости от интенсивности и дозы действующего стрессора. Показатели качества идентификации и точности прогнозирования позволяют предположить, что разработанный метод также применим для моделирования линейного роста растений при действии других абиотических факторов, вызывающих окислительный стресс, а также их сочетаний.
Бесплатно
Статья научная
Вегетативное размножение лучших сортов плодовых культур прививкой на клоновые подвои обеспечивает однородность деревьев, раннее наступление плодоношения, позволяет создавать уплотненные насаждения. С целью выявления подвоя, обеспечивающего максимальную урожайность привитого на нем сорта, проводятся дорогостоящие, длящиеся десятки лет испытания большого числа сортоподвойных комбинаций. В многочисленных публикациях сообщались в основном результаты такого эмпирического подбора. Поэтому до сих пор нет ни теории, ни методов прогноза урожайности для привитых деревьев по показателям привоев и подвоев. Повысить эффективность таких поисков и снизить затраты средств и времени на их проведение можно лишь на основе теоретических разработок принципов прогнозирования признаков у привитых деревьев по характеристикам привоев и подвоев. Исследования авторов статьи направлены на выяснение особенностей использования принципов и математических моделей биометрической генетики для познания связей в системе прививочные компоненты-привитое растение. Реализация этой программы была начата с изучения возможностей применения формул для вычисления комбинационной способности привоев и подвоев как меры их влияния на количественные признаки получаемых комбинаций. Экспериментальным материалом служили результаты испытания 28 комбинаций (4 сорта яблони - Джонатан, Голден Делишес, Айдаред и Корей на 7 подвоях - 1-48-1, 1-47-55, 1-48-46, М2, М3, М4 и М7) по урожайности, усредненные за 21 год плодоношения. Установлено, что генотипы привоев различаются как по урожайности, усредненной по всем подвоям, так и по степени зависимости этого признака от конкретных подвоев, а подвои неодинаково дифференцируют привои по фенотипическому проявлению урожайности. Широко используемые метод и математические модели оценки комбинационной способности у родительских линий F 1 гибридов можно с успехом применять для определения участия общей и специфической комбинационной способности генотипов привоев и подвоев во влиянии на урожайность привитых деревьев. Основанием служит тот факт, что в структуре вариации комбинационной способности прививочных компонентов преобладает доля общей комбинационной способности, которая (по аналогии с родительскими формами гибридов) представляет собой функцию аддитивных генов. Вычисления на основе формул биометрической генетики показали, что общая комбинационная способность прививочных компонентов в 6,4 раза больше их специфической комбинационной способности. Это обусловило высокую эффективность прогнозов по урожайности привитых деревьев на основании общей комбинационной способности привоев и подвоев (отмечен высокий коэффициент корреляции между фактическими и прогнозируемыми оценками урожайности - r = 0,930). Тесная корреляция между прогнозируемыми по общей комбинационной способности и фактическими оценками урожайности привойно-подвойных комбинаций свидетельствует о высокой степени интегрированности свойств прививочных компонентов в определении количественных признаков привитого дерева. Предварительный анализ выявил возможность еще большего повышения точности таких прогнозов за счет вычленения из дисперсий оценок специфической комбинационной способности линейного компонента.
Бесплатно
Моделирование in vitro защитных иммунных механизмов при африканской чуме свиней
Статья научная
Свиньи, выжившие после инфицирования вирусом африканской чумы свиней (АЧС), устойчивы к повторному заражению гомологичными по сероиммунотиповой принадлежности вирулентными изолятами, что свидетельствует о формировании иммунологической защиты. Однако вопросы о протективной значимости различных механизмов иммунитета при африканской чуме свиней до сих пор остаются дискуссионными. В работе представлены результаты определения роли клеточного и гуморального звеньев иммунитета в ограничении репродукции вируса АЧС. В качестве моделей реализуемых вирус-специфических реакций in vivo использованы культуры лейкоцитов периферической крови, полученные от интактных и привитых свиней. Максимальное накопление вируса АЧС зарегистрировано в культуральных системах, в состав которых входили адгезированные клетки от интактного или иммунизированного подсвинка, а также неприкрепившиеся клетки белой крови и сыворотка от интактного животного. Замена неприкрепившихся клеток от интактного подсвинка на аналогичные от иммунизированного приводила к достоверному снижению накопления вируса АЧС. В присутствии А-клеток интактного или иммунизированного подсвинка, неприкрепившихся клеток от интактного и сыворотки от иммунизированного животного накопление вируса АЧС ограничивалось сильнее, а в том же варианте, но с неприкрепившимися клетками от иммунизированной особи, — в наибольшей степени. Установлено, что механизмы защиты, в реализации которых участвуют цитотоксические Т-лимфоциты и антителоопосредованные противоклеточные эффекторы, действуют интегрированно, что позволяет предположить их направленность против различных эпитопов.
Бесплатно
Моделирование систем созревания ооцитов свиней in vitro
Статья научная
На основе исследования роли структурных элементов фолликулов свиней в формировании зрелой яйцеклетки и превентивной оценки функционального статуса ооцита (ВСВ-тест) разработана система экстракорпорального дозревания свиных ооцитов, завершивших фазу роста in vivo или in vitro, которая позволяет получать до 45 % эмбрионов на стадиях поздней морулы и бластоцисты.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время одним из важных инструментов увеличения производства растениеводческой продукции становится внедрение систем точного земледелия. Как обязательный элемент таких систем в последние годы с успехом применяется управление продукционным процессом на основе моделирования отзывчивости вегетативной массы на изменение действующих условий. В отечественной и зарубежной литературе приведено немало примеров разработки математически моделей роста и развития растений с учетом влияния внешних факторов. Показано, что использование прогностических моделей позволяет своевременно реагировать на изменение условий вегетации и оперативно принимать оптимальные решения по проведению агрономических мероприятий. В настоящей работе впервые установлена зависимость между разностью (аномалией) среднегодовых и текущих сезонных показателей нормализованного вегетационного индекса NDVI и процессом роста и развития растений при влиянии действующих условий. Показано, что использование среднего значения наибольших показателей NDVI (normalized difference vegetation index) вегетационного периода культуры в качестве математического ожидания функции Гаусса-Лапласа для выравнивания зашумленных временных рядов вполне удовлетворяет условиям адекватности их аппроксимации. Получены математические модели влияния фотосинтетических, метеорологических и почвенно-климатических факторов на аномалии NDVI в конкретную фазу развития растений. Наша цель заключалась в получении прогностических моделей состояния процесса вегетации зерновых культур при влиянии действующих условий на основе сравнения среднемноголетних показателей вегетационного индекса NDVI с его текущими сезонными значениями. Исследования проводили на полях научно-образовательного производственного центра «Интеграция» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ (Орловская обл.). Посевы озимой пшеницы ( Triticum aestivum L.) сорта Московская 39 занимали площадь 48,1 га, ярового ячменя ( Hordeum vulgare L. sensu lato) сорта Раушан - 17,4 га. Данные по значениям NDVI получали на геопортале «КосмосАгро», а также с применением беспилотного летательного аппарата Агрофлай Квадро 4/17 («Agrofly International», Россия). Компенсация зашумленности данных выполнялась посредством аппроксимации временных рядов функцией Гаусса-Лапласа. Адекватность регрессионных моделей аппроксимации временных рядов NDVI оценивали с помощью F -критерия Фишера и средней ошибки коэффициента аппроксимации; точность прогностических моделей подтверждалась показателем средней абсолютной ошибки Mean Absolute Percentage Error. В результате были получены временные ряды среднего индекса NDVI для изучаемых культур по данным многолетних наблюдений и рассчитаны текущие значения NDVI вегетационного сезона 2021 года. Установлен близкий к нормальному характер распределения временных рядов вегетационного индекса. Определены максимальные (пиковые) значения NDVI, составляющие 0,71 для озимой пшеницы и 0,54 - для ярового ячменя и приходящиеся на июнь, независимо от культуры. Цели выравнивания зашумленных временных рядов NDVI сельскохозяйственных культур в период вегетации наиболее полно удовлетворяет ассиметричная функция Гаусса-Лапласа, где в качестве математического ожидания применено среднее значение наибольших показателей NDVI вегетационного периода культуры. На основе показателя аномалий NDVI получены математические модели, описывающие влияние фотосинтетических, метеорологических и почвенно-климатических факторов на состояние культур в период конкретной фенофазы. Средняя абсолютная ошибка предложенных моделей составляла 9,23 для ярового ячменя, 5,68 - для озимой пшеницы. Таким образом, предлагаемая характеристика DNDVI может быть использована в качестве независимой переменной (критерия оптимизации) в факторных моделях прогнозирования динамики вегетационного процесса.
Бесплатно
Модельная оценка пространственного распределения устьичной проводимости у кормовых трав
Статья научная
Устьичная проводимость (УП) - важный регулятор углеродного и водного обмена растений. Ее расчет используется в моделях фотосинтез-транспирация, а также для оценки роста и развития растений в экосистемах. Если рассматривать посев как «большой лист», то с учетом устойчивости приземного слоя воздуха УП определяется факторами окружающей среды. Внешние условия не только регулируют степень открытости устьиц, но и непосредственно влияют на транспирацию. Нами апробирована предложенная J.M. Blonquist с соавт. (2009) модель оценки УП на основе радиометрических показателей (температура растительного покрова, скрытый и явный потоки тепла как составляющие энергетического баланса посевов) и впервые показана ее применимость при использовании автоматизированных наземных измерений с помощью разработанного агрометеорологического комплекса в сочетании с дистанционным зондированием. Наблюдения проводили 15 и 31 мая 2016 года на поле с кормовыми травами (пос. Бугры, Ленинградская обл., географические координаты соответственно 60°5¢6²N, 30°25¢27²E и 60°5¢16²N, 30°24¢32²E). Входные агрометеорологические параметры (температура и влажность воздуха, атмосферное давление, скорость ветрового потока, радиометрическая температура и радиационный баланс растительного покрова) фиксировали с помощью автоматизированного мобильного полевого агрометеорологического комплекса АМПАК (Агрофизический научно-исследовательский институт) с интервалом 90 с. Наземные измерения выполняли синхронно с дистанционным зондированием со спутника LandSat-8 (США; данные с LandSat-8 размещаются в свободном доступе на портале Геологической службы США - U.S. Geological Survey, https://www.usgs.gov/). Спутник оснащен целевой аппаратурой: OLI (Operational Land Imager), получает изображения в видимом (5 каналов) и ближнем инфракрасном (4 канала) диапазонах, TIRS (Thermal InfraRed Sensor) - в дальнем инфракрасном (тепловом) диапазоне (2 канала). Атмосферную коррекцию спутниковых снимков выполняли с помощью модели с открытым исходным кодом 6S (Second simulation of the satellite signal in the solar spectrum), разработанной группой исследователей из разных стран. Для расчета в ней используются данные об аэрозольной оптической толщине атмосферы для l = 550 нм (доступны в системе MODIS) и глобальная цифровая модель рельефа ASTER GDEM (доступна на портале Геологической службы США). Составляющие энергетического баланса (радиационный баланс, поток тепла в почву, скрытый и явный потоки тепла) вычисляли по модели SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) (W.G.M. Bastiaanssen, 1998). При обработке спутниковых снимков проводили расчеты для значения пикселей с NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) > 0,7, что интерпретируется как густая растительность с сомкнутым покровом. Построенные тематические карты радиационного баланса, скрытого и явного потоков тепла использовали для оценки УП. В результате исследований получены тематические карты пространственного распределения устьичной проводимости в экосистеме (поле с кормовыми травами) в зависимости от температуры поверхности растительного покрова и составляющих теплового баланса с учетом стратификации приземного слоя воздуха
Бесплатно
Модификация метода определения бактерицидной активности крови сельскохозяйственных животных
Статья обзорная
Модифицировали метод О.В. Бухарина, В.Л. Созыкина для определения бактерицидной активности крови сельскохозяйственных животных. Оптимизировали условия постановки метода для разных видов сельскохозяйственных животных с целью наиболее полной оценки степени резистентности животных
Бесплатно
Статья научная
Одно из направлений в биологической борьбе с вредными организмами - использование бактерий рода Bacillus , в том числе энтомопатогенных штаммов Bacillus thuringiensis . Для производства препаратов на основе B. thuringiensis разработаны питательные среды, в состав которых входят натуральные органические компоненты. В настоящей работе впервые подобрана и модифицирована оптимальная полусинтетическая среда MMBt, позволяющая улучшить технологический процесс, который обеспечивает получение эффективных и технологичных биопрепаратов на основе различных сероваров Bacillus thuringiensis . Цель работы - поиск оптимальных сред для получения эффективных и технологичных в производстве и применении биопрепаратов на основе Bacillus thuringiensis . Объектами исследования служили культуры B. thuringiensis var. thuringiensis 800/15 (BtH1 800/15) и B. thuringiensis var. darmstadiensis 25 (BtH10 25). Состав сред для культивирования был следующим: среда ССY - 0,5 мМ MgCl2Ł6H2O, 0,01 мМ MnCl2Ł4H2O, 0,05 мМ FeCl3Ł6H2O, 0,05 мМ ZnCl2, 0,2 мМ CaCl2Ł6H2O, 13 мМ KH2PO4, 26 мМ K2HPO4, 20 мг/л глутамина, 1 г/л гидролизата казеина, 0,4 г/л дрожжевого экстракта, 0,6 г/л глицерола; среда MВt - 7 г/л гидролизата казеина, 6,8 г/л KH2PO4, 0,12 г/л MgSO4Ł7H2O, 0,0022 г/л MnSO4Ł4H2O, 0,014 г/л ZnSO4Ł7H2O, 0,02 г/л Fe2(SO4)3, 0,18 г/л CaCl2Ł4H2O; среда LВ - 10 г/л триптона, 5 г/л дрожжевого экстракта, 10 г/л NaCl; модифицированная полусинтетическая среда MMBt (modified MBt) - 7 г/л гидролизата казеина, 6,8 г/л KH2PO4, 0,12 г/л MgSO4Ł7H2O, 0,0022 г/л MnSO4Ł4H2O, 0,014 г/л ZnSO4Ł7H2O, 0,02 г/л Fe2(SO4)3, 0,18 г/л CaCl2Ł4H2O (25) + глюкоза (1,0 %) и цитрат Na (2 г/л). Эталоном служили дрожже-полисахаридные среды (ДПС) для BtH1 и BtH10. Штаммы Bt культивировали в колбах Эрленмейера объемом 750 мл, заполненных 40-50 мл среды, на качалке при 220 об/мин и температуре 29 °C в течение 48-72 ч до созревания культуры, сопровождающегося образованием спор и кристаллического эндотоксина. На основе штаммов ВtH1 800/15 и ВtH10 25 были получены партии жидких препаратов, эффективность которых оценивали в 2020 и 2021 годах на картофеле ( Solanum tuberosum L.) сорта Янтарь на Дальнем Востоке (Приморский край, Уссурийский р-н) против Henoseplachna vigintioctomaculata Motsch и на картофеле сорта Емеля в Тамбовской области против Leptinotarsa decemleniata Say. В опытах использовали жидкие препараты, полученные на ДПС и MMBt. В контроле обработки не проводили, химическим эталоном против колорадского жука служил препарат Борей (АО «Август», Россия; норма расхода 0,1 л/га). Учеты проводили на 5-е, 10-е и 15-е сут после обработки. Нормы применения жидких препаратов против колорадского жука - 20 л/га; против картофельной коровки - 15 и 20 л/га. Биологическую эффективность препаратов рассчитывали по формуле W.S. Abbot. Антифунгальную активность препарата ВtH10 25, полученного на MMBt и ДПС, определяли методом агаровых блоков in vitro в чашках Петри. В контроле использовали среду без добавления препаратов. Тест-культурами служили грибы Botrytis cinerea Pers. (штамм С-5) и Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoemaker (штамм С-20). Ингибирующую активность рассчитывали по формуле W.S. Abbot. Культивирование штаммов BtH1 800/15 и BtH10 25 на разных питательных средах показало, что на полусинтетических средах MВt и LВ титры КОЕ были в 2 раза ниже, чем на ДПС, а на среде ССY - в 10 раз ниже. Их активность, определенная по содержанию экзотоксина, также была ниже, но на среде MВt у BtH function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); } ▼Показать полностью
Бесплатно
Статья научная
Длительное сохранение на уровне клетки воспроизводительных качеств животного необходимо для современной селекции, в том числе с применением экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). За последние годы достигнуты значительные успехи в разработке методов подготовки спермы животных для оплодотворения яйцеклетки in vitro. Основная цель таких методик - получить популяцию подвижных спермиев с подходящей морфологией и способностью к оплодотворению ооцита in vivo или in vitro. Однако эти приемы не всегда эффективны в силу особенностей подготовки клеток и отсутствия стандартов проведения процедуры. Нами предложена модифицированная среда для экстракорпорального оплодотворения, адаптированная для культивирования спермиев барана. Сперму баранов северокавказской породы (возраст - 2-3 года) получали согласно принятым стандартам и инструкциям. Отобранные образцы оценивали органолептически и при микроскопировании, дальнейшую подготовку проводили по методике-прототипу, описанной в статье A.P. Gandhi (2000), и по разработанной нами методике, согласно которой сперма вносится в глюкозо-цитратно-желточный разбавитель (ГЦЖ), после чего переносится в среду SOF wash, приготовленную без глюкозы и глютамина с добавлением бычьего сывороточного альбумина (6 мг/мл), кофеина (0,2 мг/мл) и гепарина (50 мкг/мл). Установлено, что предложенная нами модифицированная методика, используемая для дозревания спермиев, позволяет повысить их активность на 1,3 балла по сравнению с существующей технологией, при этом число живых спермиев увеличивается на 43,7 %, их жизнеспособность возрастает в 1,6 раза, а доля спермиев с прямолинейно-поступательным движением - в 1,6 раза. Таким образом, разработанная нами методика культивирования сперматозоидов барана, предназначенных для ЭКО, значительно улучшает качественные и количественные характеристики образцов, что позволяет рекомендовать ее применение в лабораториях вспомогательных репродуктивных технологий при подготовке спермы животных к оплодотворению in vitro.
Бесплатно
Мозаичный посев как способ разделения бобовых и злаковых видов по экологическим нишам
Статья научная
Представлены результаты исследований по созданию мозаичных травостоев многолетних трав, состоящих из одно-, двух- и трехкомпонентных травосмесей. На мелиорированных землях и различных агромикроландшафтах определяли продуктивность травостоев при мозаичной схеме посева. Оценивали степень развития бобового компонента травостоя по годам использования.
Бесплатно
Статья обзорная
Кровососущие мокрецы рода Culicoides играют важную роль в трансмиссии арбовирусных инфекций животных и человека. Блютанг и болезнь Шмалленберга - арбовирусные инфекции жвачных животных, основными переносчиками которых служат кровососущие насекомые рода Culicoides, представленные на территории Российской Федерации более чем 80 видами (В.М. Глухова, 1989) и распространенные практически во всех ландшафтно-климатических зонах, включая районы Крайнего Севера. Разнообразие мест выплода в виде многочисленных водоемов, лужиц, болотистых участков, а также лесная подстилка с гниющими растительными остатками создает благоприятные условия для развития этих насекомых. Беспрецедентное распространение вируса блютанга (РНК-содержащий вирус рода Orbivirus семейства Reoviridae ) в Европе (6 серотипов в 12 странах Евросоюза с 1998 года) (B.V. Purse et al., 2005), а также вспышки эмерджентной болезни Шмалленберга (B. Hoffman et al., 2012), вызываемой неизвестным ранее вирусом (предварительно отнесен к роду Orthobunyavirus семейства Bunyaviridae ), причинами которых стало потепление климата, заставили по-новому взглянуть на эпизоотологию и эпидемиологию арбовирусных инфекций, переносимых кровососущими мокрецами Culicoides. Накапливаются данные, свидетельствующие о необходимости в постоянном, более глубоком анализе и обновлении сведений по экологическим характеристикам и биоразнообразию этих насекомых - векторов трансмиссивных инфекций крупного рогатого скота. В настоящее время систематическое изучение ареалов и плотности популяции основных переносчиков трансмиссивных инфекций на территории Российской Федерации, к сожалению, не проводится или проводится, но в рамках узких исследований и только в некоторых регионах, что значительно затрудняет оценку риска заноса и распространения трансмиссивных инфекций в современных условиях. Нами предпринята попытка обобщить доступные в настоящее время материалы публикаций по мокрецам и рассмотреть их роль в качестве элемента системы «вирус-вектор» в климатических условиях России. В работе приведены данные о видовом разнообразии мокрецов рода Culicoides по регионам, затронут вопрос об экологических свойствах насекомых в зависимости от природно-климатических особенностей мест обитания, а также рассматриваются эндогенные механизмы взаимодействия вируса и переносчика. На основе обобщенных данных о механизмах перезимовки и трансмиссии обсуждается возможность заноса и сохранения вируса у местного поголовья на территории Российской Федерации.
Бесплатно
Статья научная
Болезнь Ньюкасла (БН) - высококонтагиозная вирусная инфекция птиц, характеризующаяся пневмонией, энцефалитом, множественными точечными кровоизлияниями и поражением внутренних органов, - в настоящее время распространена в разных регионах мира. Все выделенные до настоящего времени вирусы БН (сем. Paramyxoviridae, род Paramyxovirus ) разделены на два класса, представляющие разнообразные и постоянно развивающиеся группы вирусов. Несмотря на повсеместную вакцинацию, болезнь трудно поддается контролю, в связи с чем ее возбудитель внесен в список наиболее важных патогенов. В последние годы исследований по генетической вариабельности штаммов БН в Казахстане не проводилось, хотя именно здесь пересекаются многие трансконтинентальные пути миграции диких птиц - основных переносчиков возбудителей заболевания. Настоящее исследование было проведено с целью изучения особенностей циркуляции, а также выделения и характеристики изолятов вируса болезни Ньюкасла, вызвавших заболевание птиц в различных регионах Республики Казахстан в 2010, 2012 и 2013 годах. На 10-суточных развивающихся куриных эмбрионах (РКЭ) изучали изоляты вируса, выделенные от павшей птицы при вспышках БН в птицеводческих хозяйствах и на частных подворьях в Алматинской, Северо-Казахстанской и Жамбылской областях Казахстана. Определяли среднее время гибели эмбрионов (mean death time, MDT) и интрацеребральный индекс патогенности (intracerebral pathogenicity index, IСРI). Выделяли РНК вируса, выполняли ПЦР-амплификацию, проводили детекцию ее продуктов, очищали и секвенировали. Полученные нуклеотидные последовательности анализировали в программе Sequencher v. 4.5 («Gene Codes Corporation», США). Для построения филогенетического дерева и определения генотипа был использован набор нуклеотидных последовательностей из международной базы данных GenBank (NCBI). Филогенетический анализ последовательностей проводили с помощью программы Mega 6.06 со следующими параметрами: Statistical Method - Neighbor-joining; Test of Phylogeny - Bootstrap method; No. of Bootstrap Replications - 500; Model/Method - Kimura 2-parameter model. Исследования показали, что БН вызывает вспышки и у вакцинированной, и у невакцинированной птицы. Выделенные вирусы БН относились к велогенным штаммам. Все они имели сайт протеолитического расщепления 110GGRRQKRF117 белка слияния, характерный для V-патотипа. Секвенирование и филогенетический анализ F -гена показал, что вирус, выделенный на птицефабрике в Алматинской области от павших особей из вакцинированного поголовья, относится к генотипу VIId, а вирусы, выделенные от невакцинированных птиц в частных подворьях Алматинской, Жамбылской и Северо-Казахстанской областей, - к генотипу VIIb. Согласно полученным данным, несмотря на географическую отдаленность вспышек, на территории Северного Казахстана циркулировали те же генотипы, что и в южных регионах страны. Широкое распространение БН в Казахстане требует от ветеринарных служб принятия мер по разработке эффективных мер контроля с учетом данных молекулярной эпидемиологии.
Бесплатно
Молекулярно-генетические и гормональные механизмы ветвления корневых систем
Статья обзорная
Важнейшая функция корня любого наземного растения - обеспечение минерального питания в гетерогенной среде с неравномерным распределением питательных веществ. Необходимость компенсации этой неравномерности приводит к ветвлению корня и формированию корневой системы. Типы корневых систем отражают различные стратегии выживания наземных сосудистых растений (L. Kutschera с соавт., 1997). Исследования молекулярно-генетических и физиологических механизмов инициации бокового корня проводятся в основном на модельном объекте Arabidopsis thaliana (J.G. Dubrovsky с соавт., 2001; B. Parizot с соавт., 2012; J.G. Dubrovsky с соавт., 2017). В последнее время в изучение ветвления корня вовлекаются важные сельскохозяйственные культуры (злаки, крестоцветные, бахчевые культуры, гречиха и др.). Полученные результаты позволяют выявить хозяйственно значимые признаки корневых систем и использовать их в селекционном процессе. В нашем обзоре представлен анализ современных данных о клеточных, молекулярно-генетических и физиологических механизмах инициации и формирования боковых корней. Фитогормон ауксин выполняет множественные функции при инициации бокового корня (Y. Du с соавт., 2017). Он участвует в начальных этапах формирования компетенции клеток перицикла к первым делениям, в образовании примордия, а также обеспечивает его успешное продвижение наружу через кору материнского корня. Образование бокового корня начинается с осцилляции концентрации ауксина в базальной части меристемы материнского корня и формирования в некоторых клетках его центрального цилиндра максимума клеточного ответа на ауксин (I. De Smet с соавт., 2007; K.H. ten Tusscher с соавт., 2017). Следующий этап - специализация клеток-осно-вательниц (founder cells) в перицикле и образование точки ветвления (prebranch site) (M.A. Mo-reno-Risueno с соавт., 2010). Мы рассматриваем начальные этапы детерминации клеток перицикла, приводящие к образованию бокового корня, механизмы регуляции пролиферации клеток перицикла и окружающих тканей, положение места инициации боковых корней вдоль оси материнского корня, а также гормональные факторы и их мишени, осуществляющие последовательную программу развития бокового корня. Приводятся данные о роли ауксина в этом процессе, а также о механизмах передачи гормонального сигнала на молекулярные мишени, обеспечивающие закладку боковых корней. Ключевыми факторами, участвующими в образовании локальной компетенции клеток перицикла к инициации примордия бокового корня, служат транскрипционный фактор GATA23 (B. De Rybel с соавт., 2010) и мембранно-ассоциированный киназный регулятор MAKR4 (W. Xuan с соавт., 2015). Особое внимание уделяется роли тканей корня, окружающих перицикл, в регуляции начальных этапов пролиферации клеток при инициации бокового корня. Однако среди цветковых растений имеются семейства, у которых инициация и развитие примордия бокового корня происходит непосредственно в меристеме родительского корня (И.Г. Дубровский, 1986, 1987; K.N. Demchenko с соавт., 2001; E.L. Ilina с соавт., 2012). Мы впервые приводим данные о ключевой роли ауксина на начальных этапах инициации бокового корня у таких растений, в частности у тыквенных ( Cucurbitаceae ). Также обсуждаются механизмы, позволяющие некоторым видам создавать обширную корневую систему в кратчайшие сроки после прорастания. Рассматриваются возможные эволюционные механизмы определения места инициации бокового корня у цветковых растений.
Бесплатно
Статья обзорная
Аскомицетные рода Fusarium, выделенного в качестве отдельной таксономической группы в 1809 году Генрихом Фридрихом Линком (Heinrich Friedrich Link), распространены по всему миру и занимают различные экологические ниши. Их обнаруживают в почве и растениях в качестве эндофитов, сапротрофов либо паразитов. Заболевания сельскохозяйственных культур, вызванные представителями рода Fusarium, ежегодно наносят существенный ущерб, выражаемый сотнями миллионов долларов. Помимо снижения урожая и ухудшения его качества, опасность заражения культурных растений возбудителями фузариоза обусловлена их способностью продуцировать токсические метаболиты (фузариотоксины). В 1930-1940-х годах потребление перезимовавшего в поле зерна, содержащего фузариотоксины, привело к гибели десятков тысяч людей в Поволжье и на Урале. Приведенные факты делают необходимым тщательное изучение морфологии, биохимии и генетики этих организмов. На сегодняшний день не существует универсальной таксономической системы рода Fusarium, поэтому во многих случаях идентифицировать штамм с точностью до вида затруднительно. Высокая изменчивость морфологических структур с одной стороны, и их сходство у близкородственных видов - с другой, создают огромные проблемы для исследователей, использующих классические методы идентификации и систематизации представителей этой группы. Все более важную роль в изучении разнообразия представителей рода Fusarium играют методы, основанные на применении ДНК-маркеров, позволяющие идентифицировать вид по характерной последовательности нуклеотидов его ДНК. Применение такого подхода дало возможность выявить целый ряд новых видов в составе рода. Так, в исследованиях Т. Yli-Mattila с соавт. (2009, 2011) использование мультилокусного филогенетического анализа позволило выделить в качестве новых видов F. sibiricum и F. ussurianum, которые были обнаружены в Сибири и на Дальнем Востоке и морфологически сходны соответственно с F. langsethiae и F. graminearum. Авторами настоящей статьи с помощью ДНК-маркеров впервые на территории России идентифицирован вид F. torulosum, морфологически сходный с F. avenaceum. Не менее важно и то, что анализ меж- и внутривидового полиморфизма ДНК делает возможным создание высокоспецифичных систем молекулярной детекции грибов рода Fusarium, в том числе поражающих растения и синтезирующих токсины. Использование таких систем, например описанных M. Nicolaisen с соавт. (2009) или A.A. Stakheev с соавт. (2011), позволяет не только своевременно обнаружить заражение растений продуцентами микотоксинов, но и количественно оценить их содержание в пробе. В то же время ряд проблем остаются нерешенными: в частности, до сих пор идут споры о наиболее информативном и корректно отражающем эволюционную историю рода маркере; кроме того, использование различных концепций вида (морфологической, биологической, филогенетической) усложняет задачу создания единой универсальной таксономической системы рода. В настоящем обзоре обсуждаются основные достижения и проблемы филогенетики рода Fusarium, и перспективы использования молекулярно-генетического подхода в исследовании этой группы организмов.
Бесплатно
Статья научная
На примере генезиса сибирских пород свиней (кемеровской и скороспелой мясной СМ-1) рассматривается породообразование как микроэволюционный процесс, важнейшие условия которого (гибридизация и отбор) обеспечивают обогащение генофонда и активацию генома. Представлены данные по гибридизации геномов азиатского и европейского происхождения при создании современных пород свиней. На основе общих закономерностей микроэволюции обсуждается возможность использования молекулярно-иммуногенетического анализа при изучении породообразования у различных видов животных.
Бесплатно
Статья научная
Традиционная селекция животных длительна по времени и требует больших материальных затрат. Применение лабораторных молекулярно-генетических методов значительно ускоряет и удешевляет процесс создания пород и кроссов с нужными свойствами, отбор желательных генотипов. Молекулярное типирование по аллелям, сцепленным с полом, важно для получения исходных линий птицы, дающих аутосексное потомство. Разделение по полу при выращивании бройлеров - известный технологический прием, который обеспечивает более эффективное использование корма, лучшую выживаемость, сортность, повышенное сходство по массе. Нами разработан тест, позволяющий, используя технологию количественной ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ), различать у 1-суточных цыплят гомо- и гетерозиготное состояние сцепленных с полом аллелей К и k, отвечающих за скорость роста перьев крыла. Применение количественной ПЦР-РВ для анализа генотипов сводится к дискриминации содержания одной копии гена в геноме от двух. Для получения надежных результатов при проведении анализа необходимо придерживаться определенных правил: во-первых, эффективность ПЦР должна приближаться к максимуму, во-вторых, без надлежащей статистической обработки данных возможно получение ложных результатов. Для преодоления ограничений количественной ПЦР-РВ предложен новый алгоритм тестирования: все пробы подвергаются двум последовательным независимым анализам одновременно с референсными образцами (известные генотипы), а с пробами, давшими противоположные результаты, проводится повторный анализ без учета предыдущих данных. Такой подход исключает возможные ошибки. Предложена новая система из трех (вместо четырех) праймеров для амплификации двух генов и зонда, позволяющая эффективно дискриминировать генотипы КК, Кk и kk. Данные количественной ПЦР-РВ анализировали по методу ΔΔCt и обрабатывали при помощи пакета программ статистики SPSS с применением ROC-анализа. Использовав разработанный тест, мы определили процентное соотношение генотипов КК, Кk и kk среди 145 петухов исходных линий Б5, Б6, Б7 и Б9 отечественного мясного кросса Смена 8. Показано, что все протестированные 19 петухов линии Б5 и все 15 петухов линии Б6 имели генотип kk. Из 46 петухов линии Б7 ни у одного не обнаружили генотип kk, у 17 особей (37 %) выявили генотип Кk, у 29 особей (63 %) - генотип КК. Из 65 петухов линии Б9 ни один не был гомозиготным по аллелю k (генотип kk ), 17 особей (26 %) оказались гетерозиготами с генотипом Кk и 48 особей (74 %) имели генотип КК. Для исключения влияния возможной вариабельности нуклеотидных последовательностей ДНК на результаты анализа провели секвенирование и установили отсутствие каких-либо нуклеотидных замен в участках отжига праймеров и зондов. Полученные результаты определения пола у 1-суточных цыплят с помощью количественной ПЦР-РВ (на основании выявления аллелей К и k, отвечающих за скорость роста перьев крыла) позволяют ускорить селекцию кур с целью создания нового отечественного мясного кросса. Дальнейшая селекционная работа предполагает оценку птицы традиционными и молекулярно-генетическими методами.
Бесплатно
Статья научная
Высокая скорость роста - признак, который в значительной степени определяет физиологические преимущества гетерозисных гибридов различных культур. Быстрое развитие листового аппарата и корневой системы обеспечивает высокую эффективность фотосинтеза и минерального питания. Гетерозисные гибриды быстро проходят фазу, характеризующуюся низкой устойчивостью к абиотическим стрессовым факторам, что значительно снижает вероятность повреждения всходов. Скорость роста связана с генами, определяющими высоту растения. Наследуемость признаков, характеризующих эффективность роста проростка, его массу и длину корня и стеблей, составляет 87-90 %. В настоящей работе мы впервые обнаружили локусы, определяющие формирование признака скорость роста в период прорастания у отечественных сортов риса ( Oryza sativa L.). Целью работы было выявление локусов и хромосомных регионов, а также изучение генетики признаков, обусловливающих быстрое получение и развитие всходов риса. Опыты проводили в 2013-2019 годах. Коллекционные образцы (32 сорта российской селекции) и гибриды риса изучали общепринятыми методами. Семенной материал обрабатывали 20 % стерилизующим раствором (гипохлорит натрия с содержанием активного хлора 95,2 %, ООО «Гринфилд РУС», Россия) в течение 40 мин с целью стерилизации. Проращивали по 30 зерновок каждого образца (в 2 повторностях) при температуре 28-29 °С в термостате в течение 7 сут. У 20 растений каждого сорта или гибрида определяли массу проростка, размеры колеоптиля и зародышевого корня. Гибридизацию между сортами с контрастными признаками проводили твелл-методом (метод Борлоуга) по полной диаллельной схеме. Полиморфизм изучали с помощью 60 нейтральных или ассоциированных с высокой скоростью роста проростков SSR маркеров, распределенных по 12 хромосомам риса. Массу проростков российских сортов определяли локусы, расположенные на четырех хромосомах. Выявлены маркеры, позволяющие изучить их полиморфизм: RM261, RM405, RM463, RM242, RM6314, RM289, RM126. Два хромосомных региона на 4-й и 9-й хромосомах обусловливали длину зародышевого корня, а высоту проростка - локус на 5-й хромосоме, расположенный в районе маркера RM289. Показана возможность упростить методику выявления хромосомных регионов, детерминирующих величину признаков, при изучении неизвестных образцов. Для выявления маркеров с максимальным фенотипическим эффектом проявления признаков можно использовать групповую селекцию (bulk breeding). Для этого нет необходимости создавать популяции для маркирования признака типа рекомбинантных инбредных линий (recombinant inbred lines, RILs) или дигаплоидных линий (doubled haploid, DН) и фенотипировать их. Гораздо больше информации дает использование сортов, контрастных по признаку, что в короткие сроки позволяет определить наиболее важные для формирования признака локусы. Полученная информация позволит установить маркеры, тесно сцепленные с генами, определяющими признак в выявленном хромосомном регионе (http://www.gramene.org). В дальнейшей работе можно использовать именно эти маркеры, если изучение полиморфизма подтвердит возможность достоверного разделения сортов с их помощью на контрастные группы. Таким образом, у отечественных сортов риса нами установлены восемь хромосомных регионов, связанных с темпами роста, и предложена методика, упрощающая их выявление.
Бесплатно
Молекулярные маркеры в системе проявлений иммунного ответа
Статья обзорная
Гетерогенность популяций по иммунному ответу формируется благодаря генетическому контролю и сложной генетической регуляции функций иммунной системы. Целью статьи был анализ молекулярных механизмов клеточно-опосредованного и гуморального иммунного ответа и маркирования этих признаков для их включения в геномные показатели отбора. Доказано наличие генотипических различий между особями по восприимчивости и толерантности к инфекционным заболеваниям (S.C. Bishop с соавт., 2014). Результаты исследований свидетельствуют о многочисленных однонуклеотидных полиморфизмах (single nucleotide polymorphisms, SNP), модифицирующих степень проявления иммунного ответа у животных, что позволяет рассчитать геномные коэффициенты племенной ценности для этого признака. Существует необходимость в оценке дисперсии косвенных генетических эффектов, которые помогают открыть новые возможности для борьбы с инфекционными заболеваниями посредством отбора. Вместе с тем следует отметить, что на сегодняшний день генетический подход, основанный на количественном анализе индивидуальных проявлений патологии у особи, позволяет охватить только часть полной наследственной изменчивости, влияющей на динамику инфекционных заболеваний. Наиболее перспективным направлением в этих исследованиях представляется оценка характера экспрессии генов, в особенности генов иммунного ответа (В.В. Фирстова с соавт., 2010). Использование SNP-чипов высокой плотности для анализа геномной области главного комплекса гистосовместимости (major histocompatibility complex, MHC-B), которая охватывает у птиц 209296 п.н., позволило определить 45 основных генов с эффектами увеличения разнообразия посредством рекомбинаций. Полученные данные расширяют представление о вкладе рекомбинаций в формирование разнообразия по гаплотипам МНС-B, включая возможность выявления горячих точек таких рекомбинаций и оценки их частоты (J.E. Fulton с соавт., 2016). На хромосомах кур картированы каузативные мутации, которые вызывают генетическую изменчивость врожденных и адаптивных иммунных реакций (A. Slawinska с соавт., 2013). Поиск ключевых мутаций, ответственных за изменчивость иммунного ответа, можно рассматривать как подход в диагностике восприимчивости к заболеваниям. Так, выявлены ассоциации мононуклеотидного полиморфизма с восприимчивостью к туберкулезу (M.L. Bermingham с соавт., 2014). Иммунные реакции попадают в категорию сложных количественных признаков и находятся под контролем нескольких генов, при этом заметное влияние оказывает окружающая среда. Очевидно, в формировании врожденного и адаптивного иммунитета могут принимать участие некоторые гены общего, универсального действия. Можно считать, что для таких иммунных реакций характерен преимущественно аддитивный тип наследования (M. Siwek с соавт., 2015). Селекция на резистентность к заболеваниям представляет серьезные сложности из-за низкой наследуемости. Возможности классического генетического анализа недостаточны для оценки изменчивости этого признака и практического применения в селекции, однако развитие методов молекулярного маркирования создает новые перспективы для отбора на повышение устойчивости животных к заболеваниям. Проведенные исследования ассоциаций различных геномных элементов и общего адаптивного иммунного ответа у разных видов сельскохозяйственных животных дают отправную точку для реализации таких планов. Определение кандидатных генов и биологических путей, связанных с иммунной реактивностью, может помочь в понимании важных процессов, лежащих в основе резистентности или восприимчивости животных к инфекционным болезням.
Бесплатно
Статья обзорная
В настоящее время на Азию и Европу приходятся самые высокие нормы расхода минеральных удобрений. Возникают серьезные проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, в том числе наблюдается подкисление почвы и воды, загрязнение поверхностных и подземных водных объектов, возрастает выброс парниковых газов. У риса, пшеницы и кукурузы коэффициент использования азота составляет 26-30 %, у овощных культур - менее 20 % (K. Vinod с соавт., 2012). Последние 50 лет селекция сортов ведется на фоне высоких доз минерального питания. Сорта, которые высокопродуктивны за счет внесения удобрений, как правило, менее эффективно их используют. Кроме того, урожайность таких сортов очень нестабильна, поскольку на нее в значительной мере влияют дозы удобрений, сроки их внесения, температура окружающей среды и другие факторы. В настоящей статье рассмотрены механизмы приспособления растений риса к низкому содержанию азота и фосфора и генотипические различия образцов по эффективности использования этих элементов. Отмечается различная реакция генотипов на дозы вносимого азота и фосфора, а также влияние источника элемента питания и взаимодействия генотип-среда на реакцию сортов. Сравнение генотипов риса показало 20-кратное различие в эффективности усвоения фосфора между крайними типами (M. Wissuwa с соавт., 2001). Все высокоэффективные генотипы - это стародавние сорта или эндемичные образцы. Питательные вещества в почве должны быть переведены в доступную для растений форму. Так, генотипические различия в эффективности использования фосфора у разных культур связаны с неодинаковой активностью фосфатаз. Фитиновая кислота - одно из веществ, способствующих переводу связанного фосфора в доступный (A.E. Ric-hardson с соавт., 2001). Ее образуют корни растений и микроорганизмы, поэтому свойство корней поддерживать выгодные микробные сообщества служит дополнительным адаптивным механизмом. Другие приспособления растений к низкому содержанию азота и фосфора могут быть связаны с увеличением поверхности корневой системы, интенсификацией поглощения элементов, повышением внутренней эффективности их использования, а также с биосинтезом и выделением корнями органических кислот, повышающих доступность элементов питания (H. Lambers с соавт., 2006). Под внутренней эффективностью в указанном случае понимается перераспределение поступающего элемента питания между генеративными и вегетативными органами, между листьями одного или разных побегов и т.д. Вариабельность по эффективности использования элементов минерального питания среди генотипов риса главным образом объясняется различиями в росте корневой системы, что увеличивает площадь питания растений. Вариабельность устойчивости к недостатку фосфора в большей степени связана с различиями генотипов риса по способности поглощать этот элемент, в то время как эффективность его использования оказывает незначительное влияние. Описаны молекулярные маркеры, которые сцеплены с QTL, определяющими эффективность минерального питания у риса, - RM 53, RM 25, RM 600, RM 242, RM 235, RM 247, RM 322, RM 13, RM 261, RM 19 (D. Wei с соавт., 2012; Y. Cho с соавт., 2007). У российских сортов риса выявлен полиморфизм для всех изученных маркеров QTL, определяющих эффективность поглощения элементов минерального питания (Ю.К. Гончарова с соавт., 2015), что позволяет вести маркерную селекцию по этому признаку и отбор сортов-доноров.
Бесплатно
